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KR20180013450A - Laser processing apparatus - Google Patents

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KR20180013450A
KR20180013450A KR1020160097206A KR20160097206A KR20180013450A KR 20180013450 A KR20180013450 A KR 20180013450A KR 1020160097206 A KR1020160097206 A KR 1020160097206A KR 20160097206 A KR20160097206 A KR 20160097206A KR 20180013450 A KR20180013450 A KR 20180013450A
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KR
South Korea
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processing
optical path
optical
optical fiber
path portion
Prior art date
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Application number
KR1020160097206A
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Korean (ko)
Inventor
안상훈
조성학
최지연
김경한
손현기
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
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Priority to EP17834638.3A priority patent/EP3492213B1/en
Priority to DK17834638.3T priority patent/DK3492213T3/en
Priority to PCT/KR2017/006602 priority patent/WO2018021695A1/en
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Abstract

본 발명에 따른 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 생성하는 광발생기, 레이저 빔이 분기된 복수의 가공빔이 각각 입사되며 서로 다른 광경로를 제공하는 제1 광경로부 및 제2 광경로부, 복수의 가공빔을 가공 대상물에 조사하는 가공부를 포함하고, 제1 광경로부와 제2 광경로부는 상기 가공빔이 입사되고 서로 다른 길이의 제1 광섬유 및 제2 광섬유를 포함한다.A laser machining apparatus according to the present invention includes a light generator for generating a laser beam, a first optical path portion and a second optical path portion in which a plurality of processing beams to which a laser beam is branched are respectively incident and provide different optical paths, Wherein the first optical path portion and the second optical path portion include a first optical fiber and a second optical fiber having different lengths into which the processing beam is incident.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING APPARATUS}[0001] LASER PROCESSING APPARATUS [0002]

본 발명은 레이저 가공 장치에 관한 것으로, 특히 짧은 시간 간격을 두고 레이저 가공을 실시할 수 있는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser machining apparatus, and more particularly to a laser machining apparatus capable of performing laser machining with a short time interval.

레이저는 가공 대상물에 절단하거나 구멍을 형성할 때 사용되는 것으로, 렌즈 등으로 레이저 빔을 성형하여 원하는 형태의 레이저 빔을 가공 대상물에 조사한다.A laser is used to cut or form holes in an object to be processed. A laser beam is formed by a lens or the like, and a laser beam of a desired shape is irradiated to the object.

레이저 빔은 시간 간격을 두고 조사하여 가공성을 증가시킬 수 있는데, 마이크로 초 이상의 시간 간격을 두고 조사할 때 보다 1펨토초(femto second) 내지 100나노초(nano second)와 같은 짧은 시간 간격을 두고 레이저 빔을 조사할 때 보다 대략 1.2배 내지 1.5배의 삭마(ablation)가 일어나 가공 속도가 증가한다.The laser beam can be irradiated at a time interval to increase the workability. The laser beam is irradiated at a short time interval such as 1 femto second (femto second) to 100 nanosecond (nano second) Abrading occurs approximately 1.2 to 1.5 times more than when irradiated, and the processing speed is increased.

레이저 가공 장치는 레이저 빔이 이동하는 경로에 다수의 미러를 배치하고, 미러를 이용하여 광경로를 변경함으로써 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 조사 시간을 달리한다.The laser processing apparatus arranges a plurality of mirrors in a path along which the laser beam travels, and changes the optical path using a mirror, thereby varying the irradiation time of the laser beam irradiated on the object.

그러나 원하는 시간 간격을 얻기 위해서 미러의 각도 및 위치를 일일이 조정해야 하므로, 이로 인해서 정렬 오차가 발생할 수 있다. However, since the angle and position of the mirror must be individually adjusted to obtain a desired time interval, alignment errors may occur.

따라서, 복수의 미러를 이용하여 1펨토초(femto second) 내지 100나노초(nano second)와 같은 극히 짧은 시간 간격을 제어하는 것이 용이하지 않다.Therefore, it is not easy to control an extremely short time interval such as one femto second to 100 nanoseconds using a plurality of mirrors.

따라서 본 발명은 미러로 인한 정렬 오차의 발생이 없으면서도, 가공 속도를 향상시킨 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a laser machining apparatus that improves machining speed without causing alignment errors due to mirrors.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 생성하는 광발생기, 레이저 빔이 분기된 복수의 가공빔이 각각 입사되며 서로 다른 광경로를 제공하는 제1 광경로부 및 제2 광경로부, 복수의 가공빔을 가공 대상물에 조사하는 가공부를 포함하고, 제1 광경로부와 상기 제2 광경로부는 상기 가공빔이 입사되고 서로 다른 길이의 제1 광섬유 및 제2 광섬유를 포함한다.A laser machining apparatus according to the present invention includes a light generator for generating a laser beam, a first optical path portion and a second optical path portion in which a plurality of processing beams to which a laser beam is branched are respectively incident and provide different optical paths, Wherein the first optical path portion and the second optical path portion include a first optical fiber and a second optical fiber with different lengths from which the processing beam is incident.

상기 제1 광경로부는 상기 가공빔을 생성하는 제1 편광 광학계, 가공빔을 상기 가공부에 전달하는 제2 편광 광학계를 더 포함할 수 있다.The first optical path section may further include a first polarization optical system for generating the processing beam, and a second polarization optical system for transmitting the processing beam to the processing section.

상기 가공빔은 상기 제1 광경로부에 입사되는 제1 가공빔과 상기 제2 광경로부에 입사되는 제2 가공빔을 포함할 수 있다.The processing beam may include a first processing beam incident on the first optical path portion and a second processing beam incident on the second optical path portion.

상기 제2 가공빔의 광경로 상에 위치하는 적어도 하나 이상의 제3 광경로부를 더 포함하고, 제3 광경로부는 상기 제2 가공빔으로부터 분기된 제3 가공빔이 입사되며 상기 제1 광섬유 및 제2 광섬유와 서로 다른 길이를 가지는 제3 광섬유를 포함할 수 있다.Further comprising at least one third optical path portion positioned on the optical path of the second processing beam, wherein the third optical path portion receives a third processed beam branched from the second processed beam, 2 optical fiber and a third optical fiber having a different length from each other.

상기 제3 광경로부는 상기 제2 가공빔으로부터 상기 제3 가공빔을 분기하는 제3 편광 광학계, 제3 가공빔과 상기 제2 광경로부로부터 출산되는 제2 가공빔을 상기 제2 편광 광학계로 전달하는 제4 편광 광학계를 더 포함할 수 있다.A third processing optical system for emitting a second machining beam from the second optical path unit to the second polarizing optical system; and a third optical path for splitting the third machining beam from the second machining beam, And a fourth polarizing optical system for transmitting the fourth polarized light.

상기 제1 광경로부, 제2 광경로부 및 제3 광경로부는 상기 제1 가공빔, 제2 가공빔, 제3 가공빔이 각각 입사되는 제1 집속 렌즈를 더 포함하고, 제1 가공빔, 제2 가공빔 및 제3 가공빔은 각각 상기 제1 집속 렌즈를 통과한 후 상기 제1 광섬유, 제2 광섬유 및 제3 광섬유로 입사할 수 있다.Wherein the first optical path portion, the second optical path portion and the third optical path portion further comprise a first focusing lens on which the first processing beam, the second processing beam and the third processing beam are respectively incident, The second processing beam, and the third processing beam may be respectively incident on the first optical fiber, the second optical fiber, and the third optical fiber after passing through the first focusing lens.

상기 제1 광경로부, 제2 광경로부 및 제3 광경로부는 상기 제1 가공빔, 제2 가공빔, 제3 가공빔이 각각 입사되는 컬리메이팅 렌즈를 더 포함하고, 제1 가공빔, 제2 가공빔 및 제3 가공빔은 각각 상기 제1 광섬유, 제2 광섬유 및 제3 광섬유를 통과한 후 상기 컬리메이팅 렌즈로 입사할 수 있다.Wherein the first optical path portion, the second optical path portion and the third optical path portion further include a collimating lens into which the first processing beam, the second processing beam and the third processing beam are respectively incident, The second processing beam and the third processing beam may be incident on the collimating lens after passing through the first optical fiber, the second optical fiber, and the third optical fiber, respectively.

상기 가공부는 복수의 가공빔이 입사되는 제2 집속 렌즈, 제4 광섬유 및 제3 집속 렌즈를 포함할 수 있다.The processing unit may include a second focusing lens, a fourth optical fiber, and a third focusing lens through which a plurality of processing beams are incident.

본 발명에 따른 다른 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 생성하는 광발생기, 레이저 빔을 복수의 가공빔으로 분기하는 제1 편광 광학계, 가공빔이 각각 입사되는 복수의 제1 광섬유, 가공빔이 입사되는 제2 편광 광학계, 제2 편광 광학계를 통과한 상기 가공빔의 광경로 상에 연속해서 위치하는 제2 집속 렌즈, 제2 광섬유, 제3 집속 렌즈를 포함하고, 복수의 제1 광섬유의 길이는 서로 다른 길이를 가진다.Another laser processing apparatus according to the present invention includes a light generator for generating a laser beam, a first polarizing optical system for diverging the laser beam into a plurality of processing beams, a plurality of first optical fibers into which the processing beams are respectively incident, A second focusing lens, a second optical fiber, and a third focusing lens, which are successively positioned on the optical path of the processing beam passing through the first polarization optical system, the second polarization optical system, and the second polarization optical system, Length.

상기 제1 편광 광학계는 상기 레이저 빔을 한 쌍의 가공빔으로 분기할 수 있다.The first polarizing optical system can branch the laser beam into a pair of processing beams.

상기 한 쌍의 가공빔은 상기 제2 편광 광학계에 시간 차이를 두고 입사되며, 시간 차이는 1펨토초(femto second) 내지 100나노초(nano second)일 수 있다.The pair of processing beams are incident on the second polarizing optical system with a time difference, and the time difference may be 1 femtosecond to 100 nanoseconds.

본 발명에서와 같이 레이저 가공 장치를 이용하면, 광섬유로 용이하게 시간 간격을 조절할 수 있어 미러로 인한 정렬 오차가 발생하지 않아 가공 정밀성을 향상시킬 수 있다.When the laser processing apparatus is used as in the present invention, the time interval can be easily adjusted with the optical fiber, and the alignment error due to the mirror does not occur, thereby improving the processing precision.

또한, 본 발명에서는 미러를 사용하지 않으면서도 1펨토초(femto second) 내지 100나노초(nano second)와 같은 짧은 시간 간격으로 레이저 빔을 조사하여 가공 속도를 향상할 수 있다.In addition, in the present invention, a laser beam can be irradiated at short time intervals such as 1 femto second to 100 nanosecond without using a mirror to improve the processing speed.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" between other parts. Also, when a part is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 조사 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a laser irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 다른 레이저 가공 장치(1000)는 광발생기(5), 쿼터 웨이브 플레이트(λ/4 waveplate)(7), 제1 광경로부(100), 제2 광경로부(200) 및 가공부(400)를 포함한다.1, another laser processing apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention includes a light generator 5, a quarter wave plate 7, a first optical path 100, A second optical path unit 200, and a machining unit 400.

광발생기(5)는 레이저 빔(L)을 생성한다. The light generator 5 generates a laser beam L.

쿼터 웨이브 플레이트(λ/4 waveplate)(7)는 광발생기(5)로부터 전달되는 레이저 빔의 광경로 상에 위치하며 선편광된 레이저 빔을 원형 편광성(circular polarization)을 가지도록 한다.The quarter wave plate 7 is positioned on the optical path of the laser beam transmitted from the light generator 5 and has a linear polarization so that the linearly polarized laser beam has a circular polarization.

제1 광경로부(100)는 레이저빔(L)을 복수의 가공빔으로 분할하는 제1 편광 광학계(11), 제1 광섬유(hollow core photonic crystal fiber)(13)), 복수의 가공빔을 가공부로 전달하는 제2 편광 광학계(15)를 포함한다.The first optical path unit 100 includes a first polarization optical system 11 for splitting the laser beam L into a plurality of processing beams, a first optical fiber 13, a plurality of processing beams And a second polarizing optical system 15 for transmitting the light to the processing unit.

제1 편광 광학계(11)는 레이저 빔이 지나가는 광경로 상에 위치하며 편광을 이용하여 반사 또는 투과시켜 레이저 빔을 두 개의 가공빔으로 분기한다. 예를 들어, 제1 편광 광학계는 레이저 빔의 입사되는 각도에 따라 편광을 반사 또는 투과시키는 판상 형태일 수도 있다. 또는 제1 편광 광학계는 프리즘 형태의 크리스탈 두 개를 붙여 만든 정육면체 일 수 있으며, 프리즘의 경계면에는 코팅층이 형성되어 있다. 경계면에 입사된 레이저 빔 중 경계면과 수평한 편광은 45도로 반사되고, 수직한 편광은 통과함으로써 2 개의 가공빔으로 분기될 수 있다. 반대로, 수평 편광을 투과하고 수직 편광을 반사시킬 수 있다. The first polarizing optical system 11 is located on the optical path through which the laser beam passes, and reflects or transmits the laser beam using the polarized light to branch the laser beam into two processing beams. For example, the first polarizing optical system may be in the form of a plate for reflecting or transmitting the polarized light according to the incident angle of the laser beam. Alternatively, the first polarizing optical system may be a cube formed by attaching two crystals of a prism shape, and a coating layer is formed on a boundary surface of the prism. The polarization plane of the laser beam incident on the interface is horizontally polarized at 45 degrees and the polarization plane perpendicular to the laser beam can be split into two processing beams. On the contrary, it is possible to transmit the horizontally polarized light and reflect the vertical polarized light.

도 1에서는 설명의 편의상 2개의 가공빔으로 분기되는 것을 예로 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라서 더 많은 수로 분기될 수 있다. 이하에서는 분기된 2개의 빔을 각각 제1 가공빔(LL1) 및 제2 가공빔(LL2)이라 한다. In FIG. 1, for example, the beam is branched into two processed beams. However, the present invention is not limited thereto. Hereinafter, the two branched beams are referred to as a first processing beam LL1 and a second processing beam LL2, respectively.

제1 광섬유(13)는 제1 가공빔(LL1)의 광경로를 제공한다. The first optical fiber 13 provides an optical path of the first processing beam LL1.

제2 광경로부(200)는 제2 가공빔(LL2)의 광경로를 제공하는 제2 광섬유(23)를 포함한다. The second optical path portion 200 includes a second optical fiber 23 that provides an optical path of the second processing beam LL2.

제1 광섬유(13)와 제2 광섬유(23)는 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔이 지나가는 광경로 상에 위치하며, 가공빔의 왜곡 없이 광을 전달한다. 제1 광섬유(13)와 제2 광섬유(23)는 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔(LL2)이 지나가는 광 경로의 길이를 달리한다. The first optical fiber 13 and the second optical fiber 23 are located on the optical path passing the first processing beam LL1 and the second processing beam and transmit light without distortion of the processing beam. The first optical fiber 13 and the second optical fiber 23 have different lengths of optical paths through which the first processing beam LL1 and the second processing beam LL2 pass.

한편, 제2 편광 광학계(15)는 서로 다른 광경로를 거치는 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔(LL2)이 동일한 광경로를 따라 가공부(400)에 입사될 수 있도록 한다. 이때, 제2 편광 광학계(15)는 제1 편광 광학계(11)와 동일할 수 있으며, 제1 가공빔(LL1)은 통과하고 제2 가공빔은 반사할 수 있다.On the other hand, the second polarizing optical system 15 allows the first processing beam LL1 and the second processing beam LL2 passing through different optical paths to be incident on the processing unit 400 along the same optical path. At this time, the second polarizing optical system 15 may be the same as the first polarizing optical system 11, and the first processing beam LL1 may pass through and the second processing beam may be reflected.

제1 광섬유(13)와 제2 광섬유(23)를 통과한 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔은 시간 차이를 두고 제2 편광 광학계(15)에 입사된다. 본 발명에서와 같이 제1 광섬유(13)와 제2 광섬유(23)의 길이를 달리하면, 제1 광섬유(13)와 제2 광섬유(23)의 길이 차이에 따라서 광이 가공 대상물에 전달되는 시간을 달리할 수 있다. The first processing beam LL1 and the second processing beam having passed through the first optical fiber 13 and the second optical fiber 23 are incident on the second polarization optical system 15 with a time difference. When the lengths of the first optical fiber 13 and the second optical fiber 23 are different from each other as in the present invention, the length of time that light is transmitted to the object in accordance with the length difference between the first optical fiber 13 and the second optical fiber 23 .

광섬유 길이에 따른 전달 시간은 하기 [식 1]로부터 계산될 수 있다.The propagation time along the length of the optical fiber can be calculated from [Equation 1].

[식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(여기서 l 1 은 제1 광섬유의 길이, l 2 는 제2 광섬유의 길이, c는 공기 중에서 빛의 속도, Δt는 제1 가공빔(LL1)이 가공 대상물에 도달한 시간과 제2 가공빔이 가공 대상물에 도달한 시간 차이)(Where l 1 is the length of the first optical fiber, l 2 is the length of the second optical fiber, c is the speed of light in air, t is the time at which the first processing beam LL1 reaches the object, Time difference reached to the object to be processed)

본 발명에 따른 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔의 시간 차이는 1펨토초(femto second) 내지 100나노초(nano second) 일 수 있다. 이때, 제1 광섬유 및 제2 광섬유의 코어 지름은 10um 또는 49 um일 수 있고, 제1 광섬유와 제2 광섬유의 길이는 0.3 um 내지 30m일 수 있다. The time difference between the first processing beam LL1 and the second processing beam according to the present invention may be 1 femtosecond to 100 nanoseconds. At this time, the core diameters of the first optical fiber and the second optical fiber may be 10 um or 49 um, and the lengths of the first optical fiber and the second optical fiber may be 0.3 um to 30 m.

다시 도 1을 참조하면, 제1 광경로부(100)와 제2 광경로부(200)는 각각 제1 집속 렌즈(17, 27)를 더 포함할 수 있으며, 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔(LL2)은 각각 제1 집속 렌즈(17, 27)를 통과한 후 제1 광섬유(13) 및 제2 광섬유(23)에 입사된다. Referring to FIG. 1 again, the first optical path unit 100 and the second optical path unit 200 may further include a first focusing lens 17 and a second focusing lens 27, respectively, The second processing beam LL2 is incident on the first optical fiber 13 and the second optical fiber 23 after passing through the first focusing lenses 17 and 27, respectively.

또한, 제1 광경로부(100)와 제2 광경로부(200)는 각각 컬리 메이팅 렌즈(19, 29)를 더 포함할 수 있다. 제1 가공빔 및 제2 가공빔은 제1 광경로부 및 제2 광경로부를 통과하면서 발산되므로, 컬리 메이팅 렌즈(19, 29)를 이용하여 직선빔으로 변형시킨다.The first optical path unit 100 and the second optical path unit 200 may further include collimating lenses 19 and 29, respectively. The first processing beam and the second processing beam are diverged while passing through the first optical path portion and the second optical path portion, so that they are transformed into a linear beam using the collimating lenses 19 and 29.

제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔(LL2)은 각각 컬리메이팅 렌즈(19, 29)를 통과한 후 제2 편광 광학계(15)로 전달된다. The first processing beam LL1 and the second processing beam LL2 pass through the collimating lenses 19 and 29, respectively, and then are transmitted to the second polarizing optical system 15.

제1 광섬유(13)와 제2 광섬유(23)의 길이에 따라서 이들로부터 출사되는 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔(LL2)이 출사 시간이 다르므로, 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔(LL2)은 제2 편광 광학계(15)에 시간 차이를 두고 각각 입사된다. 이때, 시간 차이는 기 설명한 [식 1]로부터 구해질 수 있다.The first processing beam LL1 and the second processing beam LL2 emitted from the first optical fiber 13 and the second optical fiber 23 have different emission times depending on the length of the first optical fiber 13 and the second optical fiber 23, And the second processing beam LL2 are incident on the second polarization optical system 15 with a time difference therebetween. At this time, the time difference can be obtained from [Expression 1] described above.

가공부(400)는 제2 집속 렌즈(42), 제3 광섬유(44) 및 제3 집속 렌즈(46)를 포함한다. The processing unit 400 includes a second focusing lens 42, a third optical fiber 44, and a third focusing lens 46.

제2 집속 렌즈(42)는 제2 편광 광학계(15)로부터 전달된 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔(LL2)을 집속하여 제3 광섬유(44)에 전달한다. 제2 집속 렌즈(42)는 제1 가공빔과 제2 가공빔의 지름을 변화시켜 제3 광섬유(44)에 입사될 수 있도록 한다. 예를 들어, 제1 가공빔 및 제2 가공빔의 지름은 2.5mm으로 제3 광섬유(44) 코어의 지름인 10um보다 클 수 있으므로, 제2 집속 렌즈(42)를 이용하여 제3 광섬유(44)의 코어 지름보다 작은 크기의 지름을 가지도록 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔(LL2)의 지름을 변화시킨다.The second focusing lens 42 focuses the first processing beam LL1 and the second processing beam LL2 transmitted from the second polarization optical system 15 and transmits the focused beam to the third optical fiber 44. The second focusing lens 42 changes the diameter of the first processing beam and the second processing beam to be incident on the third optical fiber 44. For example, since the diameters of the first processing beam and the second processing beam are 2.5 mm and larger than 10 um, which is the diameter of the core of the third optical fiber 44, the third optical fiber 44 The diameter of the first processing beam LL1 and the diameter of the second processing beam LL2 are changed so as to have a diameter smaller than the core diameter of the first processing beam LL1 and the second processing beam LL2.

제3 광섬유(44)는 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔(LL2)의 왜곡없이 가공빔을 가공 대상물(50)에 전달하는 광경로를 제공한다. 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔(LL2)은 각각 다른 광경로로 전달되어 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔(LL2)이 조사되는 위치에 오차가 발생될 수 있다. 따라서 본 발명에서와 같이 제1 가공빔(LL1)과 제2 가공빔(LL2)이 동일한 광경로를 가지고 오차 없이 가공 대상물에 조사될 수 있도록 제3 광섬유(44)를 설치할 수 있다. 제3 집속 렌즈(46)는 광섬유로부터 전달된 레이저 빔을 집속하여 가공 대상물(50)에 조사한다.The third optical fiber 44 provides an optical path for transmitting the processing beam to the object 50 without distortion of the first processing beam LL1 and the second processing beam LL2. The first processing beam LL1 and the second processing beam LL2 are transmitted to different optical paths so that an error may be generated at a position where the first processing beam LL1 and the second processing beam LL2 are irradiated. Therefore, as in the present invention, the third optical fiber 44 can be provided so that the first processing beam LL1 and the second processing beam LL2 have the same optical path and can be irradiated to the object without error. The third focusing lens 46 focuses the laser beam transmitted from the optical fiber and irradiates the object 50 with the laser beam.

이처럼, 본 발명에서와 같이 광섬유의 길이를 조절하면, 용이하게 복수의 가공빔이 가공 대상물에 전달되는 시간을 달리할 수 있다. As described above, by adjusting the length of the optical fiber as in the present invention, it is possible to easily transmit the plurality of processing beams to the object at different times.

또한, 본 발명에서는 광섬유의 길이 조절만으로 가공빔이 1펨토초 내지 100나노초와 같이 짧은 시간 차이를 가지고 가공 대상물에 조사하여 가공 속도를 향상시킬 수 있다.In addition, in the present invention, the processing beam can be irradiated on the object to be processed with a short time difference of 1 femtosecond to 100 nanoseconds only by adjusting the length of the optical fiber, thereby improving the processing speed.

한편, 이상의 실시예에서는 제1 광경로부와 제2 광경로부를 포함하는 것을 예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 복수의 제3 광경로부를 더 포함할 수 있다.In the above-described embodiment, the first optical path portion and the second optical path portion are described as an example. However, the present invention is not limited thereto and may further include a plurality of third optical path portions.

이에 대해서는 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다. This will be described in detail with reference to FIG.

도 2의 레이저 가공 장치(1002)는 대부분 도 1과 동일하므로 다른 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다. Since the laser machining apparatus 1002 of FIG. 2 is mostly the same as FIG. 1, only different parts will be described in detail.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(1002)는 광 발생기(5), 서로 다른 광 경로를 제공하는 제1 광경로부(100), 제2 광경로부(200), 제3 광경로부(300) 및 가공부(400)를 포함한다. 2, the laser processing apparatus 1002 according to another embodiment of the present invention includes a light generator 5, a first optical path unit 100 providing different optical paths, a second optical path unit 100, A second light source unit 200, a third optical path unit 300, and a processing unit 400.

제3 광경로부(300)는 제3 편광 광학계(31), 제4 광섬유(33), 제4 편광 광학계(35)를 포함한다.The third optical path unit 300 includes a third polarizing optical system 31, a fourth optical fiber 33, and a fourth polarizing optical system 35.

제3 편광 광학계(31)는 제1 광경로부(100)로부터 출사되는 가공빔(LL2)은 제3 광경로부(300)로 입사되는 제3 가공빔(LL3)과 제2 광경로부(200)로 입사되는 제2 가공빔(LL2')로 분기된다. The third polarizing optical system 31 is configured such that the processing beam LL2 emitted from the first optical path section 100 is incident on the third optical path section 300 through the third processing beam LL3 and the second optical path section 200 to the second processing beam LL2 '.

제3 가공빔(LL3)은 제1 광섬유(13) 및 제2 광섬유(23)와 서로 다른 길이를 가지는 제4 광섬유(33)로 전달된다. The third processing beam LL3 is transmitted to the fourth optical fiber 33 having a different length from the first optical fiber 13 and the second optical fiber 23. [

제4 편광 광학계(35)는 제4 광섬유(33)를 통과한 제3 가공빔(LL3)과 제2 광경로부(200)로부터 출사되는 제2 가공빔(LL2')을 제2 편광 광학계(15)로 전달한다. The fourth polarizing optical system 35 transmits the third processing beam LL3 through the fourth optical fiber 33 and the second processing beam LL2 'emitted from the second optical path unit 200 to the second polarizing optical system 15).

본 발명의 실시예에서 제3 광경로부(300)는 제1 광경로부(100)와 제2 광경로부(200) 사이에 배치하여, 제2 광경로부(200)로 전달되는 가공빔(LL2, LL2')을 반복적으로 분기함으로써 더 많은 수의 가공빔을 생성할 수 있다. The third optical path unit 300 may be disposed between the first optical path unit 100 and the second optical path unit 200 and may be disposed between the first optical path unit 100 and the second optical path unit 200, It is possible to generate a larger number of machining beams by repeatedly branching the laser beams LL2 and LL2 '.

이때, 복수의 가공빔들은 서로 다른 길이를 가지는 광섬유를 통과하여 시간 차이를 두고 가공 대상물에 입사된다. 이들에게 입사되는 시간 차이는 상기 [식 1]로부터 구해질 수 있다.At this time, the plurality of processing beams pass through the optical fiber having different lengths, and are incident on the object to be processed with a time difference. The time difference incident on these can be obtained from the above-mentioned [Expression 1].

제1 가공빔(LL1), 제2 가공빔(LL2) 및 제3 가공빔(LL3)이 순차적으로 가공 대상물에 조사될 때, 연속으로 입사되는 두 가공빔 사이, 예를 들어 제1 가공빔(LL1)과 제3 가공빔(LL3) 사이 또는 제3 가공빔(LL3)과 제2 가공빔(LL2') 사이의 시간 차이는 1펨토초(femto second) 내지 100나노초(nano second) 일 수 있다. When the first machining beam LL1, the second machining beam LL2 and the third machining beam LL3 are successively irradiated onto the object to be processed, the distance between two successively incident processing beams, for example, The time difference between the third processing beam LL1 and the third processing beam LL3 or between the third processing beam LL3 and the second processing beam LL2 'may be 1 femto second to 100 nanoseconds.

도 2의 실시예에서는 제1 광섬유(13)의 길이보다 제4 광섬유(33)의 길이가 길고, 제4 광섬유(33)의 길이보다 제2 광섬유(23)의 길이를 길게 형성하므로, 가공 대상물(50)에는 제1 가공빔(LL1), 제3 가공빔(LL3), 제2 가공빔(LL2) 순으로 조사된다.2, since the length of the fourth optical fiber 33 is longer than the length of the first optical fiber 13 and the length of the second optical fiber 23 is longer than the length of the fourth optical fiber 33, The first machining beam LL1, the third machining beam LL3, and the second machining beam LL2 are sequentially irradiated onto the substrate 50 in this order.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

Claims (11)

레이저 빔을 생성하는 광발생기,
상기 레이저 빔이 분기된 복수의 가공빔이 각각 입사되며 서로 다른 광경로를 제공하는 제1 광경로부 및 제2 광경로부
상기 복수의 가공빔을 가공 대상물에 조사하는 가공부
를 포함하고,
상기 제1 광경로부와 상기 제2 광경로부는 상기 가공빔이 입사되고 서로 다른 길이의 제1 광섬유 및 제2 광섬유를 포함하는 레이저 가공 장치.A light generator for generating a laser beam,
A first optical path portion and a second optical path portion in which a plurality of processing beams into which the laser beam is branched are respectively incident and provide different optical paths,
A processing section for irradiating the object to be processed with the plurality of processing beams
Lt; / RTI >
Wherein the first optical path portion and the second optical path portion include a first optical fiber and a second optical fiber having different lengths to which the processing beam is incident. 제1항에서,
상기 제1 광경로부는 상기 가공빔을 생성하는 제1 편광 광학계,
상기 가공빔을 상기 가공부에 전달하는 제2 편광 광학계
를 더 포함하는 레이저 가공 장치.The method of claim 1,
The first optical path portion includes a first polarizing optical system for generating the processed beam,
And a second polarization optical system for transmitting the processing beam to the processing unit
Further comprising: 제2항에서,
상기 가공빔은 상기 제1 광경로부에 입사되는 제1 가공빔과 상기 제2 광경로부에 입사되는 제2 가공빔을 포함하는 레이저 가공 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the machining beam includes a first machining beam incident on the first optical path portion and a second machining beam incident on the second optical path portion. 제3항에서,
상기 제2 가공빔의 광경로 상에 위치하는 적어도 하나 이상의 제3 광경로부
를 더 포함하고,
상기 제3 광경로부는 상기 제2 가공빔으로부터 분기된 제3 가공빔이 입사되며 상기 제1 광섬유 및 제2 광섬유와 서로 다른 길이를 가지는 제3 광섬유를 포함하는 레이저 가공 장치.4. The method of claim 3,
At least one third optical path portion positioned on the optical path of the second processing beam,
Further comprising:
And the third optical path portion includes a third optical fiber having a length different from that of the first optical fiber and the second optical fiber, from which the third processing beam branched from the second processing beam is incident. 제4항에서,
상기 제3 광경로부는 상기 제2 가공빔으로부터 상기 제3 가공빔을 분기하는 제3 편광 광학계,
상기 제3 가공빔과 상기 제2 광경로부로부터 출산되는 제2 가공빔을 상기 제2 편광 광학계로 전달하는 제4 편광 광학계
를 더 포함하는 레이저 가공 장치.5. The method of claim 4,
The third optical path section includes a third polarization optical system for diverging the third processed beam from the second processed beam,
And a fourth processing optical system for transmitting the third processed beam and a second processed beam delivered from the second optical path unit to the second polarized-
Further comprising: 제4항에서,
상기 제1 광경로부, 제2 광경로부 및 제3 광경로부는 상기 제1 가공빔, 제2 가공빔, 제3 가공빔이 각각 입사되는 제1 집속 렌즈
를 더 포함하고,
상기 제1 가공빔, 제2 가공빔 및 제3 가공빔은 각각 상기 제1 집속 렌즈를 통과한 후 상기 제1 광섬유, 제2 광섬유 및 제3 광섬유로 입사하는 레이저 가공 장치.5. The method of claim 4,
The first optical path portion, the second optical path portion, and the third optical path portion are respectively connected to the first focusing lens, the second focusing beam,
Further comprising:
Wherein the first processing beam, the second processing beam, and the third processing beam are incident on the first optical fiber, the second optical fiber, and the third optical fiber after passing through the first focusing lens, respectively. 제6항에서,
상기 제1 광경로부, 제2 광경로부 및 제3 광경로부는 상기 제1 가공빔, 제2 가공빔, 제3 가공빔이 각각 입사되는 컬리메이팅 렌즈
를 더 포함하고,
상기 제1 가공빔, 제2 가공빔 및 제3 가공빔은 각각 상기 제1 광섬유, 제2 광섬유 및 제3 광섬유를 통과한 후 상기 컬리메이팅 렌즈로 입사하는 레이저 가공 장치.The method of claim 6,
The first optical path portion, the second optical path portion, and the third optical path portion may be formed of a collimating lens, in which the first processing beam, the second processing beam,
Further comprising:
Wherein the first processing beam, the second processing beam, and the third processing beam pass through the first optical fiber, the second optical fiber, and the third optical fiber, respectively, and are incident on the collimating lens. 제1항에서,
상기 가공부는
상기 복수의 가공빔이 입사되는 제2 집속 렌즈, 제4 광섬유 및 제3 집속 렌즈
를 포함하는 레이저 가공 장치.The method of claim 1,
The processing unit
The second focusing lens, the fourth optical fiber, and the third focusing lens, on which the plurality of processing beams are incident,
And a laser processing device. 레이저 빔을 생성하는 광발생기,
상기 레이저 빔을 복수의 가공빔으로 분기하는 제1 편광 광학계,
상기 가공빔이 각각 입사되는 복수의 제1 광섬유,
상기 가공빔이 입사되는 제2 편광 광학계,
상기 제2 편광 광학계를 통과한 상기 가공빔의 광경로 상에 연속해서 위치하는 제2 집속 렌즈, 제2 광섬유, 제3 집속 렌즈
를 포함하고,
상기 복수의 제1 광섬유의 길이는 서로 다른 길이를 가지는 레이저 가공 장치.A light generator for generating a laser beam,
A first polarization optical system for splitting the laser beam into a plurality of processing beams,
A plurality of first optical fibers into which the processing beams are respectively incident,
A second polarizing optical system in which the processing beam is incident,
A second focusing lens, a second focusing lens, a third focusing lens, and a third focusing lens, which are successively positioned on the optical path of the processing beam that has passed through the second polarizing optical system,
Lt; / RTI >
And the lengths of the plurality of first optical fibers have different lengths. 제9항에서,
상기 제1 편광 광학계는 상기 레이저 빔을 한 쌍의 가공빔으로 분기하는 레이저 가공 장치.The method of claim 9,
And the first polarizing optical system branches the laser beam into a pair of processing beams. 제10항에서,
상기 한 쌍의 가공빔은 상기 제2 편광 광학계에 시간 차이를 두고 입사되며,
상기 시간 차이는 1펨토초(femto second) 내지 100나노초(nano second)인 레이저 가공 장치.11. The method of claim 10,
The pair of processing beams are incident on the second polarizing optical system with a time difference,
Wherein the time difference is from 1 femtosecond to 100 nanoseconds.
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Patent event date: 20180508

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PJ02011S01I

Appeal kind category: Appeal against decision to decline refusal

Appeal identifier: 2018101003664

Request date: 20180831

J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2018101003664; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20180831

Effective date: 20191127

PJ1301 Trial decision

Patent event code: PJ13011S01D

Patent event date: 20191127

Comment text: Trial Decision on Objection to Decision on Refusal

Appeal kind category: Appeal against decision to decline refusal

Request date: 20180831

Decision date: 20191127

Appeal identifier: 2018101003664